10 достоинств электронных балластов
Iddc.ru

Все об электрике

10 достоинств электронных балластов

Что такое электронный балласт для люминесцентных ламп и его виды

Источники освещения, называемые люминесцентными, в отличие от снабженных нитью накала аналогов, для работы нуждаются в пусковых устройствах, называемых балластом.

Что представляет собой балласт

Балласт для ЛДС (ламп дневного света) относится к категории пускорегулирующих устройств, которые используются в качестве ограничителя тока. Необходимость в них возникает, если электрической нагрузки недостаточно для эффективного ограничения потребляемого тока.

В качестве примера можно привести обычный источник света, относящийся к категории газоразрядных. Он представляет собой устройство, у которого отрицательное сопротивление.

В зависимости от реализации, балласт может представлять собой:

  • обычное сопротивление ;
  • емкость (обладающую реактивным сопротивлением), а также дроссель;
  • аналоговые и цифровые схемы.

Рассмотрим варианты реализации, получившие наибольшее распространение.

Виды балласта

Наибольшее распространение получили электромагнитная и электронная реализация балласта. Расскажем подробно о каждой из них.

Электромагнитная реализация

В этом варианте работа основывается на индуктивном сопротивлении дросселя (он подключается последовательно лампе). Вторым необходимым элементом является стартер, регулирующий процесс, необходимый для «зажигания». Этот элемент представляет собой компактных размеров лампу, относящуюся к категории газоразрядных. Внутри ее колбы имеются электроды, изготовленные из биметалла (допускается один из них делать биметаллическим). Подключают стартер в параллель к лампе. Ниже показаны два варианта ПРА.

Индуктивно-емкостная (1) и индуктивная реализация (2)

Работа осуществляется по следующему принципу:

  • при поступлении напряжения внутри лампы стартера производится разряд, что приводит к разогреву биметаллических электродов, в следствие чего они замыкаются;
  • замыкание электродов стартера приводит к возрастанию рабочего тока в несколько раз, поскольку его ограничивает лишь внутренне сопротивление катушки дросселя;
  • в следствие повышения уровня рабочего тока лампы, разогреваются ее электроды;
  • стартер остывает, и его электроды из биметалла размыкаются;
  • размыкание цепи стартером приводит к возникновению в катушке индуктивности импульса высокого напряжения, благодаря которому происходит разряд внутри колбы источника, что приводит к его «зажиганию».

После перехода осветительного прибора в штатный режим работы, напряжение на нем и стартере будет меньше сетевого примерно в половину, что недостаточно для срабатывания последнего. То есть он будет находиться в разомкнутом состоянии и не оказывать влияние на дальнейшую работу осветительного устройства.

Такой тип балласта отличается простотой реализацией и низкой стоимостью. Но не следует забывать о том, что данный вариант пускорегулирующих устройств обладает рядом недостатков, таких как:

  • на «зажигание» уходит от одной до трех секунд, причем, в ходе эксплуатации это время будет неуклонно расти;
  • источники с электромагнитным балластом мерцают в процессе работы, что вызывает усталость глаз и может стать причиной головной боли;
  • расход электроэнергии у электромагнитных устройств значительно выше, чем у электронных аналогов;
  • в процессе работы дросселем издается характерный шум.

Эти и другие недостатки электромагнитных пусковых устройств для ЛДС привели к тому, что в настоящее время такие ПРА практически не применяются. Им на смену пришли «цифровые» и аналоговые ЭПРА.

Электронная реализация

Балласт электронного типа, по своей сути, является преобразователем напряжения, при помощи которого осуществляется питание ЛДС. Изображение такого устройства показано на картинке.

Фото электронного устройства для подключения двух ЛДС

Существует множество вариантов реализации электронных балластов. Можно представить характерную для многих устройств этого типа общую блок- схему, которая за небольшими исключениями, используется во всех ЭПРА. Ее изображение представлено на рисунке.

Блок-схема типичной реализации ЭПРА

Многие производители добавляют в устройство блок коррекции коэффициента мощности, а также схему управления яркостью.

Существует два наиболее распространенных способа запуска источников, представляющих собой ЛДС, при помощи электронной реализации балласта:

  1. перед подачей на катоды ЛДС зажигающего потенциала их предварительно подвергают разогреванию. Благодаря высокой частоте поступающего напряжения, достигается две задачи: существенное увеличение КПД и устраняется мерцание. Заметим, что в зависимости от конструкции балласта, зажигание может быть моментальным или постепенным (то есть яркость источника будет постепенно нарастать);
  2. комбинированный метод, он характерен тем, что в процессе «зажигания» принимает участие колебательный контур, который должен войти в резонанс до того, как в колбе ЛДС произойдет разряд. Во время резонанса происходит повышение напряжения, поступающего на катоды, а рост тока обеспечивает их подогрев.

В большинстве случаев при комбинированном методе запуска схема реализована таким образом, что нить накала катода ЛДС (после последовательного подключения через емкость) представляет собой часть контура. Когда происходит разряд в газовой среде люминесцентного источника, это приводит к изменению параметров колебательного контура. В результате он выходит из состояния резонанса. Соответственно, происходит падение напряжения до штатного режима. Пример схемы такого устройства показан на рисунке.

Схема простой электронной реализации баланса для ЛДС мощностью 18Вт

В данной схеме автогенератор построен на двух транзисторах. На ЛДС поступает питание с обмотки 1-1 (которая является повышающей у трансформатора Тр). При этом такие элементы как емкость С4 и дроссель L1 являются последовательным колебательным контуром, с резонансной частотой, отличной от генерируемой автогенератором. Подобные схемы электронного балласта широко распространены во многих бюджетных настольных светильниках.

Видео: как сделать балласт для ламп

Говоря об электронном балласте, нельзя не упомянуть про компактные ЛДС, которые рассчитаны под стандартные патроны Е27 и Е14. В таких устройствах балласт встроен в общую конструкцию.

Установленный внутри источника электронный балласт

В качестве примера реализации ниже показана схема балласта энергосберегающей ЛДС Osram мощностью 21Вт.

Схема балласта для компактной ЛДС Osram

Необходимо заметить, что в связи с особенностями конструкции, к электронным элементам таких устройств предъявляются серьезные требования. В продукции неизвестных изготовителей, может использоваться более простая элементная база, что становится частой причиной выхода компактных ЛДС из строя.

Преимущества

Электронные устройства имеют много преимуществ перед электромагнитными ПРА, перечислим основные из них:

  • электронные пускорегулирующие устройства не вызывают мерцание ЛДС при ее работе и не создают постороннего шума;
  • схема на электронных элементах потребляет меньше энергии, легче весит и более компактна;
  • возможность реализации схемы, производящей «горячий старт», в этом случае происходит предварительный нагрев катодов ЛДС. Благодаря такому режиму включения срок службы источника значительно продлевается;
  • электронное пускорегулирующее устройство не нуждается в стартере, поскольку оно само отвечает за формирование необходимого для старта и работы уровней напряжения.

Зачем нужен ЭПРА (электронный балласт) для люминесцентных ламп

Что такое ЭПРА и для чего он нужен

Применение электронной пуско-регулирующей аппаратуры или аппарата (сокращенно ЭПРА) дает существенную прибавку к сроку полезной эксплуатации осветительного оборудования этого вида.

ЭПРА – это очередной виток развития систем зажигания лампы. ЭПРА выпускается в виде отдельного модуля с контактами для подачи напряжения питания и контактами для подключения одной или нескольких ламп. Такой блок пришел на замену простой, но морально устаревшей схемы с дросселем и стартером. Такой конструкцией обычно оснащаются все современные светильники.

Устройство ЭПРА

Электронный пускорегулирующий аппарат (electronic ballast) является сложным электронным устройством. В состав входят:

  • Фильтр помех: необходим для нивелирования влияния помех из электросети и в нее;
  • Выпрямитель: необходим для преобразования переменного тока в постоянный;
  • Опционально: корректор мощности;
  • Сглаживающий фильтр: служит для снижения пульсаций;
  • Инвертор: повышает напряжение до необходимого;
  • Балласт: аналог электро-магнитного дросселя.

В некоторых моделях инвертор может быть дополнен регулятором яркости. Для этого необходим внешний светорегулятор (либо ручной, либо автоматический на базе фоторезистора). Схем разработано очень много. Элементная база ЭПРА для дневных люминесцентных ламп весьма разнообразна: от мощных полевых транзисторов в мостовой схеме при нагрузках в сотни Ватт, до микросхем-драйверов в маломощных светильниках. Но тем не менее алгоритм работы един.

В упрощенном виде для одной лампы дневного света схема выглядит так:

Т.е. схема состоит всего из двух компонентов: люминесцентной лампы и электронного пускателя. С точки зрения электрика это намного проще классической схемы светильника при использовании электромагнитного дросселя и стартера. На клеммы N и L подается сетевое напряжение. Вывод ground – заземление. Для работы ЭПРА подключение заземляющего контакта не является обязательным и служит лишь для безопасной эксплуатации.

Схема подключения для двух ламп – аналогична.

В ней отсутствуют дополнительные элементы, схема дополнена разве что второй лампой, выводы которой подключены напрямую к электронному блоку.

Схемы ЭПРА сложны и состоят из множества электронных компонентов. Человеку без инженерного образования понять схему очень сложно. К тому же не каждый электрик сможет разобраться во внутреннем устройстве.

Один из вариантов принципиальной схемы ЭПРА

Это достаточно простая схема для инженера-электроника. В упрощенном понимании схема работает следующем образом. Выпрямление производится двухполупериодным выпрямителем – диодным мостом. Сглаживание пульсаций выполняется электролитическим конденсатором, рассчитанным на напряжение выше сетевого, так как амплитудное значение синусоиды для сети переменного тока примерно в полтора раза выше сетевого (√2*220В). Остальными процессами управляет микросхема. За подачу напряжения на лампы отвечают полевые транзисторы. Далее преобразователь работает автономно, частота не изменяется.

Читать еще:  Старый потолок: советы по ремонту

Знание электроники позволяет создать и схему питания люминесцентной лампы от низковольтных источников. Схема получается достаточно компактна. Самое важно правильно намотать трансформатор.

Принципиальная схема питания люминесцентной лампы от низковольтного источника

Принцип работы пускателя

Какая бы ни была применена схема для пуска люминесцентной лампы. Общий принцип работы остается неизменным. В принципе, сходные процессы происходят при использовании дросселя и стартера. Всего три фазы:

  • Первоначальный прогрев электродов. В ЭПРА это происходит достаточно мягким повышением напряжения на вольфрамовые нити.
  • Поджиг. В этот момент схема подает высоковольтный импульс (обычно около полутора киловольт). Этого достаточно для электрического пробоя газа и паров ртути. Напряжение поджига у люминесцентных ламп существенно выше напряжения горения.
  • Горение. После высоковольтного импульса схема снижает напряжение до необходимого для поддержания тлеющего разряда. Частота переменного тока на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.

В ЭПРА поджигающей импульс обеспечивается электронной схемой. В классической схеме – за счет энергии, накопленной дросселем. Прогрев электродов также обеспечивает ЭПРА. При стартерной схеме включения, электроды прогреваются в момент замыкания контактов стартера. Его можно заменить кнопкой без фиксации.

Схемы подключения

Разработка таких устройств велась для минимизации конструкции светильника и замещения крупногабаритного дросселя и стартера одним единственным модулем, который подключается к сети питания переменного тока и к электродам люминесцентной лампы.

ЭПРА лишены всех минусов классических схем подключения.

Существуют модули, предназначенные для одновременного подключения четырех ламп.

Подключение ЭПРА к четырем лампам

Как в случае с одной или двумя лампами, схема не требует никаких дополнительных элементов. Модуль ЭПРА соединяется напрямую с люминесцентной лампой.

Схема подключения ЭПРА с одной лампой

Схема подключения ЭПРА 4х18 Вт (Пример:Navigator NB-ETL-418-EA3)

10 достоинств электронных балластов

Современные электронные балласты своми руками.

Автор: Анисимов Иван
Опубликовано 01.01.1970

Освещение лампами дневного света имеет значительное преимущество перед лампами накаливания: экономичность, более длительный срок службы, высокий КПД, малое количество тепла рассеиваемого лампой, спектр света излучаемого данными лампами более близок к естественному, по сравнению со столь привычными накальными. И естественно имеют недостатки, это: сложность включения ламп дневного освещения, возникновение стробоскопических эффектов на движущихся механизмах, сравнительная дороговизна.
Несмотря на сильное развитие современных электронных балластов для питания ламп дневного освещения (ЛДС), стандартной схемой включения ЛДС принято считать схему изображенную на рисунке.

Принцип действия прост, но всё таки требует определённых условий для нормального эксплуатирования ЛДС. Для зажигания люминесцентной лампы и ее нормальной работы требуется стартер (пусковое устройство), дроссель (ПРА — пускорегулирующий аппарат), конденсаторы. Стартер служит для автоматического включения и выключения предварительного накала электродов. Он представляет собой баллон из стекла, наполненный инертным газом, в котором находятся металлический и биметаллический электроды, выводы которых соединены с выступами в цоколе для крепления в схеме лампы. При включении лампы согласно вышеуказанной схеме, а на электроды лампы и стартера подается напряжение сети, которое достаточно для образования тлеющего разряда между электродами стартера. Поэтому в цепи протекает ток тлеющего разряда стартера, примерно 0,01. 0,04 А. Тепло, выделяемое при протекании тока через стартер, нагревает биметаллический электрод, который выгибается в сторону другого электрода. Через промежуток времени тлеющего разряда 0,2. 0,4 с контакты стартера замыкаются, и по цепи начинает течь пусковой ток, величина которого определяется напряжением сети и сопротивлениями дросселя и электродов лампы. Этого тока не достаточно для нагревания электродов стартера, и биметаллический электрод стартера разгибается, разрывая цепь пускового тока. Предварительно пусковой ток разогревает электроды лампы. Благодаря наличию в цепи индуктивности, при размыкании контактов стартера в цепи возникает импульс напряжения зажигающий лампу. Время разогрева электродов лампы составляет 0,2. 0,8 секунд что в большинстве случаев недостаточно, и лампа может не загореться с первого раза, и весь процесс может повториться. Общая длительность пускового режима лампы составляет 5. 15 с. Длительность пускового импульса при размыкании контактов стартера составляет 1. 2 мкс, что недостаточно для надежного зажигания лампы, поэтому параллельно контактам стартера включают конденсатор емкостью 5. 10 пФ. Дроссель, представляющий собой обмотку, намотанную на сердечник из листовой электротехнической стали, облегчает зажигание лампы, а также ограничивает ток и обеспечивает ее устойчивую работу (иногда дроссель заменяют компенсирующим конденсатором, лампочкой накаливания небольшой мощности). На рисунке 1, приведена простейшая схема стартерного зажигания люминесцентной лампы, включенной в сеть 127—220 В. Проблема рассматриваемой схемы в том что в момент размыкания стартера не всегда совпадает с полуволной напряжения сети, и срабатывание стартера происходит вхолостую. Схема конечно куда проще, чем те которые будут описываться ниже. Но всё таки схемы рассматриваемые далее находят своё применение в действительно качественных и экономичных системах освещения.
И так.

Электронный балласт на микросхеме IR2153

Что же относительно конкретных схемных решений, то я постараюсь осветить решения на основе микросхем фирмы-производителя International Rectifier.
Схема представленная на рисунке, представляет собой преобразователь сетевого напряжения 220 В, 50 Гц в 160 В 33 кГц. Именно полученные выходные параметры и являются теми факторами, значительно повышающими эксплуатационные характеристики источников света на основе ЛДС.
Первый фактор: Полностью исключается беспорядочное мерцание лампы в момент первоначального запуска.
Второй: Возникающий во время старта потенциал, достаточный для гарантированного поджога лампы с первого раза. Время запуска составляет примерно 0,5 сек.
Третий: Благодаря высокочастотной коммутации, газ в лампе не успевает деионизироваться в периодах спадания синусоиды питающего тока до нуля, а значит для нормальной работы лампы требуется меньшее напряжение. Это основная экономия электроэнергии.
Четвёртый: Полное отсутствие стробоскопического эффекта на движущихся механизма, вследствии отсутствия 100Гц (удвоенной частоты сети) пульсаций света.
Пятый: Требуется дроссель с меньшей индуктивностью, а значит и с меньшими размерами, весом, тепловыми, омическими потерями и стоимость.
Перед выше перечисленым можно смело ставить знак “+”
Ну и куда же деться от недостатков, они у нас таковы:
Первый: Относительная сложность схемы.
Второй: Относительно высокая стоимость изготовления такого аппарата (если речь идёт о питании одной лишь лампы).
Третий: Высокий уровень ЭМИ.

Схема состоит из основных узлов: фильтр питающего напряжения, выпрямитель сетевого напряжения, генератор-драйвер управления высоковольтными MOSFET транзисторами, полумост ключей и нагрузка в роли которой выступает лампа с балластным дросселем.
Ничего особо необычного схема не содержит и не является сложной.
Сетевое напряжение подаётся через сетевой фильтр L1, C2. Поступает на выпрямитель VD1, C3. Сформированные на конденсаторе С3 310В напрямую запитывают полумост транзисторов VT1, VT2 и через гасящий резистор R2 получаем необходимые для работы микросхемы 9-10В.
После подключения к сети примерно через 0,5 секунды на выходе схемы (правая по схеме обкладка конденсатора С8) появляется меандр в 165В с небольшой “полочкой” между открытыми состояниями транзисторов. Поданное на лампу ВЧ напряжение в течении ещё примерно 0,5 сек. прогревает катоды. Проявляется это в виде кратковременного тусклого оранжевого свечения катодов, после достаточной ионизации газа в колбе лампы, за счёт высоковольтных выбросов с дросселя L2, газовый промежуток пробивается. И, как же без последствий — лампа зажглась! Дальнейшая работа сопровождается прогревом лампы и индуктивности в результате чего яркость несколько увеличивается.
“Двигателем” схемы является микросхема генератор-драйвер. В содержимом которой можно разобраться исходя из вот этого рисунка:

Микросхема содержит подобие 555-го таймера, фазорасщепляющий триггер, формирователь “мёртвого” промежутка позволяющий избежать сквозного тока в выходных ключах, схему питания драйвера верхнего ключа, схему контроля заниженного напряжения, стабилитрон основного питания и даже цепь задержки, позволяющая выровнять время распространения сигналов по каналам верхнего и нижнего ключа, а также ещё несколько дополнительных узлов, в которых разбираться нет смысла.

Электронный балласт для газоразрядных ламп ДРЛ, ДНАТ

Назначение устройства

Устройство предназначено для использования совместно с газоразрядными лампами, взамен балластных дросселей.

Традиционное использование дросселей, в качестве ограничителей тока, приводит к возникновению значительной величины реактивной и полной потребляемой от сети мощности. Так, при использовании дросселей для ламп ДРЛ-125 коэффициент реактивной мощности =0,55. Электронные балласты повышают коэффициент мощности более чем до 0,92 с учётом потерь на переходах полупроводниковых приборов и токоограничительных элементах схемы. Один из известных недостатков газоразрядных ламп высокого давления – это невозможность быстрого повторного включения. Часто, при кратковременных “скачках” напряжения сети лампы гаснут и приходится ожидать несколько минут для повторного включения ламп. Это происходит при работе электроинструмента, сварочного оборудования в одной сети с лампами. Использование электронного балласта устраняет этот недостаток, лампы продолжают работать при “просадках” напряжения. Если же лампа погасла, то повторное включение происходит несколько раньше, чем при работе с дросселем.

Читать еще:  Как подключить лампу дневного света

Лампы ДРЛ, ДНАТ, в отличие от газоразрядных ламп комнатного освещения, не теряют интенсивности свечения при низких температурах воздуха. Лично я использую указанные выше лампы для освещения гаража, они являются основным источником света зимой, когда лампы ЛБ, ЛД едва светятся.

Для меня использование электронного балласта стало особенно актуальным при непрерывном росте стоимости электроэнергии.

Принципиальная схема и детали

Поиск готовых схемных решений электронных балластов привёл меня в уныние и негодование. Несмотря на активное использование энергосберегающих ламп, схем простых балластов для ламп ДРЛ я не смог найти.

Однако, удалось найти статью, рекламирующую полупроводниковые приборы фирмы International Rectifier с названием: «МОП-транзисторы улучшают КПД и удлиняют срок службы электронных балластов осветительных приборов»

Статья описывает достоинства использования МОП – транзисторов в полумостовых преобразователях. Именно по такой схеме построен балласт, как и большинство используемых сейчас балластов в энергосберегающих лампах. Основной сложностью создания балласта является отсутствие информации о типах и размерах магнитопроводов для трансформатора и балластного дросселя. Указанный в статье тип сердечника не дает возможности определить магнитную проницаемость, форму и размеры, необходимую информацию найти не удалось. Моя статья поможет вам определиться в выборе материалов и использовать доступные детали. В балласте изменена схема запуска, так как в наличии не оказалось двуханодных динисторов на момент испытаний. Уменьшено количество элементов, отсутствует управление включением ламп при наступлении сумерек. Таким образом, схема максимально упрощена. Дальнейшее описание будет предполагать нумерацию элементов указанную на схеме:

Известно, что полумостовые преобразователи с индуктивной обратной связью работают в режиме насыщения трансформатора Т1, таким образом, частота переключения транзисторов будет зависима от совокупности сразу нескольких факторов: тока протекающего в цепи лампы, тока в цепях L1, R6, VD2, L2, R7, VD3. Ток в цепи лампы непосредственно зависит и от частоты работы преобразователи и от индуктивности обмотки L4 трансформатора Т2. Таким образом, при создании первого экземпляра устройства, однозначно определить необходимое количество витков трансформаторов сложно. Первые экземпляры балластов намерено были изготовлены с магнитопроводом трансформатора Т2 избыточного сечения, чтоб исключить его насыщение. После успешного запуска и испытаний были уточнены размеры трансформаторов, количество витков, величина немагнитного зазора.

Таким образом, для использования с лампами ДРЛ 125, в качестве Т2, подойдёт ферритовый броневой магнитопровод из двух чашек M2000НМ, диаметром 30мм. В качестве трансформатора Т1 применено кольцо М2000НМ 17х10х5. Обмотка L3 содержит – 2,5 витка монтажного провода поверх обмоток L1, L2 в которых по 20 витков провода ПЭВ 0,35. Обмотки L1, L2 наматываются одновременно в два провода. При этом обмотка L4 содержит 52 витка, L5 – 3 витка провода ПЭВ 0,62 Немагнитный зазор трансформатора Т2 около 0,6мм.

При использовании указанных материалов, частота работы преобразователя около 38кГц в начале “разгона” лампы, и около 67 кГц после выхода лампы в рабочий режим.

Так как балласты изготавливались из материалов, которые были в наличии, то следующий экземпляр отличался размером магнитопровода Т1. На этот раз использовалось кольцо вовсе неизвестной магнитной проницаемости с размерами 14х8х4,5. В качестве Т2, тот же магнитопровод из двух чашек 30мм.

Изменяя количество витков обмоток L1, L2 можно в значительной степени изменять частоту работы преобразователя, но при этом придется корректировать количество витков обмотки L4 трансформатора T2. Так второй экземпляр устройства настроен на частоту преобразования 50-75 кГц, при этом L1, L2 содержат по 10 витков, L3 – 1,5, а L4 всего 39 витков, того же провода, что и в первом балласте. Частоту преобразователя так же можно изменить используя стабилитроны VD2, VD3 на различные напряжения и резисторы R6, R7 разного сопротивления. Речь идет об изменении тока в указанных цепях, просто различными способами, наиболее удобными для конкретного случая. Не стоит забывать, что рабочий диапазон частот для материалов М2000НМ до 100кГц.

В качестве VD2, VD3 использованы импортные стабилитроны в стеклянном корпусе 12В, мощностью 1,2Вт, парами соединённые катодами. В качестве теплоотводов использованы радиаторы выходных транзисторов кадровой развёртки телевизоров 3УСЦТ.

На схеме в скобках указаны элементы, используемые в балластах для ламп ДНАТ 250, ДНАТ 400. В схеме можно использовать транзисторы, указанные в статье, файл которой прилагается. В моём случае использовались транзисторы от старых блоков питания компьютеров: 2SK1024 и 2SK2828 – для ламп ДРЛ125. Для ламп ДНАТ 250, ДНАТ 400, пришлось приобрести IRFP460.

В балластах для ламп ДНАТ кроме более мощных транзисторов необходимо применить теплоотвод большей площади. Вполне подходит радиатор охлаждения процессоров ПК размером 90х65х35. В схеме для ламп ДНАТ в качество стабилитронов VD2, VD3 используется по одному стабилитрону Д815Е без теплоотвода. Трасформатор Т1 намотан на кольце 30х20х6,5 мм. L1, L2 по 20 витков ПЭВ 0,35, L3 – 1,5 витка монтажного провода. Трансформатор Т2 выполнен на броневом магнитопроводе М2000НМ из двух чашек диаметром 50мм, с немагнитным зазором около 1мм. L4 cодержит 34 витка провода ПЭТВ 0,95, L5 – один виток того же провода (для ДНАТ 250). Частота работы при этом 14-20 кГц. Как уже было сказано выше, частоту преобразователя можно изменить различными способами, в том числе используя магнитопроводы разного размера для Т1. В данном случае столь крупное кольцо применено лишь по причине отсутствия в наличие другого подходящего по размерам. Необходимо заметить, что при применении колец меньшего размера следует контролировать температуру магнитопровода, в случае значительного нагрева изменить режим работы балласта, либо применить кольцо большего размера. При монтаже трансформатора Т1, подключать обмотки необходимо согласно рисунка.

Обмотки L1, L2 на рисунке изображены намотанными отдельно друг от друга лишь для более понятного считывания правила подключения обмоток. Под указанные элементы рассчитаны печатные платы на рисунке. Не крепить трансформатор Т2 к плате металлическими деталями через центральное отверстие. Мы делаем балласт, а не индукционную печь!

Настройка устройства

Настройка устройства заключается в подборе количества витков обмотки L4, для получения необходимого значения напряжения на лампе, после её прогрева. Так, для ламп ДРЛ 125, рабочим напряжением считается величина действующего напряжения 125В.

Большинство простых мультиметров не даст возможности измерить напряжение на лампе на частотах работы преобразователя. Для настройки лучше воспользоваться осциллографом. Современные осциллографы способны измерять действующее значение напряжения, в том числе с учётом формы сигнала. Если ваш осциллограф не имеет этой функции достаточно определить амплитудное значение напряжения. Так как напряжение на лампе близко по форме к синусоидальному, вычислить действующее (оно же эффективное или среднеквадратичное) значение напряжение можно умножив амплитудное значение на 0,7.

При настройке устройства было замечено, что лампы разных производителей требуют индивидуальной настройки балласта. Так, если балласт настроен для ламп ДРЛ 125 (8) «Лисма», то при использовании ламп ДРЛ 125 (6), напряжение на лампах после прогрева достигает лишь 80В вместо 125. В данном случае необходима настройка под указанный тип лампы. При настройке балластов под лампы ДНАТ 250 – 400 следует помнить, что их рабочее напряжение, после прогрева около 15мин, – 100В.

Убедитесь в работоспособности цепей защиты (VD5, R8, C3, VD6, R9, VT4), подачей переменного напряжения от внешнего источника. При достижении напряжения немногим более 32В балласт должен отключиться. В случае неисправности цепей защиты, при включении устройства без лампы или при выходе её из строя, возможен выход из строя конденсатора С4, так как на нем возникает значительное напряжение. Так конденсатор на 1кВ выходит из строя в течение пары секунд, это результат работы последовательно колебательного контура L4C4. Такая схемотехника позволяет использовать балласт для ламп ДНАТ без специального пускового устройства.

Рубрикатор

События

Наши новости

Новости

Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

Ballast Design Assistant — САПР для электронных балластов

Башкиров Владимир

Разработка высокочастотных электронных балластов и выбор параметров компонентов для различных типов ламп может быть сложной инженерной задачей со многими неизвестными. Расчет электронного балласта является, как правило, многошаговым итерационным процессом, требующим немалых затрат времени.

Читать еще:  Подключение варочной панели и духового шкафа к одной вилке

Поскольку для многих новых типов ламп, поступающих на рынок, не приводятся технические данные при работе на высокой частоте, задача конструирования выходного каскада становится еще более сложной. Помимо этого, во время расчета часто возникает необходимость оценки влияния вариаций параметров на положение рабочих точек, что связано с многократным повторением процедуры расчета. Все это во многих случаях побуждает разработчика переносить основную трудоемкость создания электронного балласта на этап макетирования.

Для упрощения процедуры создания электронных балластов и сокращения времени разработки компания International Rectifier разработала систему автоматизированного проектирования, получившую название Ballast Design Assistant.IRPLBDA1 — эффективное средство проектирования электронных балластов

В настоящее время разработана первая версия программного обеспечения, получившая обозначение IRPLBDA1. Программа может быть инсталлирована либо с компакт-диска, либо с жесткого диска после копирования и занимает около 5 Мбайт. Требуемое пространство на жестком диске после инсталляции — около 16 Мбайт.

Программа рассчитана на проектирование электронного балласта с одной люминесцентной лампой при использовании контроллера электронных балластов IR21571 и позволяет производить в интерактивном режиме автоматизированное проектирование электронного балласта с выдачей перечня элементов, электрической принципиальной схемы, чертежей печатной платы, схемы расположения элементов.

Возможны две процедуры проектирования — стандартная и расширенная.

При использовании расширенной процедуры, в отличие от стандартной, разработчику предоставляются дополнительные возможности по программированию контроллера IR21571 с целью влияния на положение рабочих точек. Это позволяет проектировать электронный балласт под реальные характеристики лампы.

Стандартная процедура проектирования

После запуска программы на экране возникает изображение стандартной рабочей панели (рис. 1). Стандартная процедура проектирования состоит из трех последовательных этапов — выбора типа лампы, выбора типа балласта и проектирования балласта.

Выбор лампы

Для выбора лампы необходимо установить курсор на изображение клавиши Select a Lamp и активировать ее. После этого на экран выводится рабочая панель Lamp Browser — панель выбора типа лампы. На этой рабочей панели приводится слева — изображение внешнего вида текущего типа лампы и справа — перечень типономиналов ламп данного типа. В перечень ламп внесены сведения о лампах 8 типов — TC-DEL (мощности 10, 13, 18, 26 Вт), ТС-Т (18, 26, 32, 42 Вт), Pl-L (18, 24, 36, 40, 55 Вт), TC-EL (5, 7, 9, 11 Вт), Т5 (8, 14, 21, 28, 35 Вт), T2(FM) (6, 8, 11, 13 Вт), Т8 (18, 32, 36, 40, 58, 70 Вт), Т12 (25, 30, 34, 40, 96 Вт).

Каждый из типономиналов ламп специфицирован по 5 параметрам — мощность (Вт), напряжение запуска (В), максимальное напряжение подогрева(В), минимальное напряжение поджига (В), ток подогрева (А) и время подогрева (с).

Программа предусматривает возможность расширения перечня и внесения в него информации о дополнительной группе ламп по выбору разработчика. Для этого необходимо перейти на конец перечня в левой части панели и активировать клавишу Edit List в правой части. После этого на экране возникнет рабочая панель редактирования перечня ламп (рис. 3).

Для расширения перечня ламп необходимо активировать клавишу Add Data и внести в таблицу название типономинала и перечисленные выше характеристики лампы.

Выбор типа балласта

Для этого необходимо активировать клавишу Select a Design на стандартной рабочей панели. На экране появится рабочая панель выбора типа балласта (рис. 4).

В перечне предлагаемых типов балласта содержатся балласты с питанием от сети переменного тока с напряжением 80–140 В или 185–265 В с напряжением шины постоянного тока 300 или 400 В и корректором коэффициента мощности. Если ни один из предлагаемых типов не будет выбран, программа автоматически воспроизведет на экране расширенную рабочую панель для задания параметров балласта, по желанию разработчика. Базовыми параметрами, определяющими тип балласта являются — минимальное и максимальное напряжение сети переменного тока (В), напряжение постоянного тока в режиме подогрева (В), напряжение постоянного тока в режиме поджига (В), напряжение постоянного тока в режиме запуска рабочего режима (В), рабочая частота корректора коэффициента мощности (кГц), рабочая частота балласта (кГц).

Проектирование балласта

Для этого необходимо активировать клавишу Design Ballast на стандартной рабочей панели. После завершения проектирования (процесс занимает несколько десятков секунд) на экран выводятся рабочая панель управления просмотром и рабочие панели для принципиальной электрической схемы, перечня элементов и печатной платы.

Рабочая панель просмотра (рис. 5) имеет клавиши просмотра схемы (Show Schematic), печатной платы (Show Photoboard), перечня элементов (Show B.O.M.).

Рабочая панель принципиальной электрической схемы имеет клавиши управления масштабированием, выводом на печать и экспортом для вставки в документацию (рис. 6).

Рабочая панель перечня элементов (рис. 7) имеет клавиши для управления экспортом текстового файла с перечнем элементов, печатью перечня и выходом на сайт производителя конкретного элемента, приведенного в таблице.

Рабочая панель печатной платы (рис. 8) имеет клавиши управления масштабированием, печатью изображения, вставкой изображения в документ, экспортом Gerber-файлов и позволяет дополнительно просматривать как по отдельности, так и совместно печатную плату (Bottom Copper), расположение элементов на верхней (Top Silk) и нижней (Bottom Silk) поверхности.

Для получения дополнительной информации о спроектированном балласте необходимо перейти к расширенной рабочей панели. Для этого необходимо активировать клавишу Advanced Display на стандартной рабочей панели, в результате чего она преобразуется в расширенную (рис. 9). На расширенной панели дополнительно размещена информация:

1) о параметрах лампы во время подогрева (максимальное напряжение, время и ток подогрева), поджига (максимальное напряжение поджига), запуска рабочего режима (мощность и напряжение при запуске);

2) о параметрах балласта (минимальное и максимальное напряжение сети, напряжение на шине постоянного тока при подогреве, поджиге и запуске рабочего режима, рабочих частотах корректора и балласта;

3) о рабочих точках (частоты — стартовая, резонансная, подогрева, поджига, запуска; напряжение подогрева, ток поджига, сопротивление лампы);

4) о параметрах индуктора и емкости выходного каскада;

5) о параметрах индуктора и максимальном токе корректора коэффициента мощности.

Помимо этого, на этой панели имеются клавиши управления выводом на печать и выводом графиков амплитудно-частотных характеристик балласта с указанием траекторий рабочих точек при смене режимов работы балласта.

Расширенная процедура проектирования

При использовании расширенной процедуры после выбора типа лампы и типа балласта в процессе проектирования балласта используются калькуляторы рабочих точек и компонентов контроллера IR21571.

Для вычисления новых рабочих точек необходимо задать новые значения параметров лампы, балласта, LC компонентов резонансной цепи и компонентов корректора коэффициента мощности на расширенной рабочей панели и активировать клавишу Calculate Points.

Для получения доступа к калькулятору компонентов IR21571 необходимо активировать клавишу Program IR21571. В этом случае на экран будет выведена рабочая панель калькулятора параметров IR21571 (рис. 10).

Процесс работы с этим калькулятором разделяется на три этапа. На первом необходимо заполнить колонку входных параметров в левой части панели. При этом величины рабочих частот и время подогрева можно взять с расширенной панели. По желанию можно выбрать величину времязадающей емкости Ct, паузу (Deadtime), время поджига (Ignition Ramp Time) и номинал резистора Rcs. После заполнения колонки необходимо активировать клавишу загрузки параметров (Load Inputs). Следующим шагом является нахождение оптимальных значений навесных элементов контроллера. Для этого необходимо активировать клавишу Find >Рассмотренная в данной статье система автоматизированного проектирования электронных балластов является удобным и гибким средством проектирования высокочастотных балластов. Она позволяет резко сократить сроки проектирования, делая наглядными все этапы проектирования, и получить в результате весь комплект технической документации для производства балласта. Это дает возможность восполнить недостаток опыта разработчика при освоении техники проектирования высокочастотных электронных балластов с применением IR21571 — самого эффективного из представленных на рынке контроллеров электронных балластов.

Программное обеспечение IRPLBDA1 распространяется без ограничений представительством IR и дистрибьюторами IR.

Наряду с перечисленными достоинствами этого программного обеспечения ему присущи ограничения (возможность проектирования балластов только с одной лампой и только с применением IR21571), сдерживающие широкое практическое применение.

Учитывая это, компания International Rectifier в настоящее время работает над созданием следующей версии, которая позволит проектировать высокочастотные электронные балласты с различной конфигурацией нагрузки (одна лампа, последовательное, параллельное, смешанное соединение нескольких ламп), с постоянной и регулируемой мощностью на нагрузке на основе выпускаемых IR контроллеров электронных балластов.

Другие статьи по данной теме:

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector